褪黑素浸种对盐胁迫下藜麦生长及生理的影响

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoshuang1989
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盐碱地是保障粮食安全最重要的后备土壤资源之一。选种耐盐作物或者采用化学调控措施强化作物的耐盐性以适应盐碱胁迫环境,是改善和利用盐碱土耕地资源措施中最具生态效益和经济效益的方法。为探究外源褪黑素(MT)调控盐胁迫下藜麦生长的生理机制,寻求藜麦生产过程中利用褪黑素来强化藜麦耐盐碱性的有效措施,本试验采用萌发试验和盆栽试验进行了相关研究。萌发试验以陇藜3号为试材,设置5个Na Cl浓度和5个MT浸种浓度,共25个处理;盆栽试验以盐敏感品种陇藜3号(L3)和耐盐品种陇藜4号(L4)为试材,依据晋南地区中度盐碱地土壤表层盐分组成配比而成的模拟盐碱土为供试土壤,设置4个MT浸种浓度梯度及对照,共10个处理组合。主要研究结果如下:低盐胁迫在一定程度上可以促进藜麦种子萌发,随着盐胁迫程度加剧,发芽率逐渐下降;盐胁迫下褪黑素浸种对藜麦萌发的影响均表现为随着褪黑素浸种浓度的增加而先升后降的趋势,但不同盐浓度下的最佳褪黑素浓度不同,无盐和低盐(100mmol/L)胁迫下,100μmol/L褪黑素浸种对藜麦萌发的促进作用最佳,其他盐浓度时,150μmol/L褪黑素为最佳浸种浓度,褪黑素浸种浓度过高则会加剧高盐胁迫对藜麦种子萌发的抑制作用。不同盐胁处理迫显著降低了藜麦幼苗根长,而使用褪黑素浸种可诱导藜麦根长的增加,缓解盐对根长的抑制作用,且表现为在一定的含盐量范围内,随盐胁迫的加剧,所需要最适的褪黑素浓度有所升高。无盐和低盐(100mmol/L)盐胁迫下,100μmol/L褪黑素浸种最佳,中高度盐(300mmol/L)胁迫下,则表现为150μmol/L褪黑素浸种最佳;但盐浓度过高(400mmol/L)时,褪黑素的缓解作用不显著,甚至高浓度褪黑素加剧了此抑制作用。盐胁迫导致藜麦萌发期抗氧化酶活性显著增强、MDA含量增多,100μmol/L褪黑素对无盐和低盐胁迫处理的抗氧化酶活性的促进效果以及对MDA的抑制作用最佳,其他浓度盐胁迫下,则是150μmol/L褪黑素浸种效果最佳。盆栽试验结果表明,混合盐胁迫对2种耐盐碱性藜麦的地上部生长情况和根系的发育均显著抑制,总体而言,对盐敏感品种L3的抑制作用强于耐盐品种L4。褪黑素浸种促进植株形态生长,刺激侧根发育、增大根系体积和表面积、促进地上部及根部的生物量积累。对于不同耐盐性的藜麦品种而言,缓解盐胁迫的最适褪黑素浓度也有所不同,敏感品种所需的浓度更高。盐敏感品种L3的最佳浓度是300μmol/L,L4的最佳浸种浓度则为150μmol/L。混合盐胁迫导致开花期藜麦的抗氧化酶活性、叶绿素含量和根系活力均显著下降,可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量显著增加;褪黑素浸种提高了2个藜麦品种叶片的SOD、POD、GR活性和渗透调节物质含量,促进叶片内源褪黑素合成,提升清除活性氧和代谢产物的能力,减少了叶绿素的降解,使其含量有所增加,保证光合作用的有效进行,并且提高根系活力增强根系对水和养分的吸收能力,增强了藜麦在盐碱生境下的渗透调节能力,提高其对盐胁迫的适应力。盐胁迫导致开花期藜麦Na+含量急剧上升,K+、Ca2+、Mg2+含量急剧下降,离子稳态遭遇破坏,引发离子毒害;褪黑素浸种处理则显著降低Na+在各部位的含量,增加K+、Ca2+、Mg2+的含量,促使藜麦体内的元素含量与比例恢复至稳定状态,保证了藜麦在盐碱胁迫的正常生长,其中300μmol/L褪黑素浸种对陇藜3号的缓解效果最佳,150μmol/L褪黑素浸种对陇藜4号的缓解效果最佳。混合盐胁迫对产量的影响与对藜麦的生长及生理指标的影响表现一致,盐胁迫下藜麦产量及其构成因素均显著降低,而以褪黑素浸种可以缓解盐胁迫带来的不利影响,具体表现为褪黑素浸种显著增加了2个品种藜麦种子的千粒重和单株粒数等产量构成因素,并最终提高了单株藜麦的产量。综上所述,单一中性盐胁迫和混合盐胁迫对藜麦的生长与生理指标均有显著的影响,而褪黑素浸种能有效缓解不同盐胁迫对藜麦的生长、生理和产量的抑制作用,但不同条件下所需的最佳褪黑素浓度有所不同。萌发期100μmol/L褪黑素浸种对于无盐和低浓度单一中性盐条件下的藜麦萌发和前期根系生长的促进作用最佳,其他中性盐浓度下则是150μmol/L;开花期300μmol/L褪黑素浸种对混合盐胁迫下陇藜3号的调控效果最佳,150μmol/L褪黑素浸种对混合盐胁迫下陇藜4号的调控效果最佳。
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